CN104216970B - 一种协同数据交换方法 - Google Patents

Abstract

一种协同数据交换方法，属于大型产品异地协同设计技术领域，涉及直升机等大型产品的跨国多方数字化设计协同数据交换应用。其特征在于，利用产品数据管理系统，以图样数据集为中心来组织和表达产品数据结构及设计文件，提取产品数据管理系统数据库中图样数据集历史数据交换记录变量值，执行判别器1，过滤并删除“已冻结”且“已交换”图样数据集，提取图样数据集数字序列变量值，执行判别器2，过滤删除“未更新”图样数据集，本发明消除了传统基于文件的数据交换需手工方式维护产品数据结构的弊端，实现了数据增量交换，提升数据交换效率，保障协同企业间数据的一致性。

Description

一种协同数据交换方法

技术领域

本发明属于大型产品异地协同设计技术领域，涉及直升机等大型产品的跨国多方数字化设计协同数据交换应用。可广泛适用于其他高端制造行业(如汽车、船舶、飞机等)的异地协同研发过程。

背景技术

未来市场对产品设计的敏捷性、个性化设计要求，促使当今产品研制企业更多的采用异地协同研制模式以充分发挥各自企业的资源及技术优势，共享产品研发的知识、经验和数据，加速产品变形设计、个性化设计及制造过程。协同企业间产品结构数据的数据交换作为协同研制的关键技术，目标在于跨地域的分布式环境下实现设计制造数据的共享和集成，使得各企业在分布式环境下能够充分利用共享的数据开展协同研制工作，同时确保协同工作过程中数据的一致性。大型产品设计数据的复杂性、数据结构的多样性对数据交换过程中实现数据同步和单一数据源提出了更高的要求。

目前，常见的产品协同研制数据交换主要是基于文件的数据交换方式，该方式中传递的文件仅限于文件，并不包含描述数据模型关系的BOM结构信息以及数据更新、交换属性信息。基于文件的的数据交换方法如下：

该方式主要将数据交换的数据类型分为：工程设计数据包和技术文档数据包。对于前者，主要是通过在设计环境(CAD/PDM)中，通过三维设计系统将数字样机数据以物理文件形式提取出来，并对数字样机的产品结构树进行人工层级分解、整理，将每个分解出的子数据集单独形成一个物理文件，作为待交换的工程设计数据包；对于技术文档，则主要通过基于产品数据管理系统(PDM/LCA)提供的接口开发批处理程序从电子仓库导出通过流程审签的技术文档，作为待交换的技术文档数据包。

这种方法的不足主要包括：交换的数据包不包含BOM结构信息和数据更新、交换属性信息，需手工方式组织更新产品结构树，效率低、出错率大，无法获取并判别数据的更新状态信息，造成已交换冻结数据以及不需交换的未更新数据的重复发送，甚至只能做到数据的全量交换，数据交换量巨大，效率低下。

发明内容

本发明的目的：

本发明提出了一种协同数据交换方法，用于协同研制单位间协同数据交换与集成，消除传统基于文件的数据交换需手工方式维护产品数据结构的弊端，增加了双重数据交换判别过滤控制器，实现了数据增量交换，提升数据交换效率，保障协同企业间数据的一致性。

本发明的技术方案：

一种协同数据交换方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一，利用产品数据管理系统，以图样数据集为中心来组织和表达产品数据结构及设计文件，实现基于粒度的模块化数据交换；

第二，提取产品数据管理系统数据库中图样数据集历史数据交换记录变量值；

第三，在数据库中根据变量预设值与上述变量值的执行判别器1，标记“待交换”图样数据集，标记并删除“已冻结”且“已交换”图样数据集；

第四，提取基于STEP国际通用数据交换协议组织的第三步骤中“待交换”图样数据集数据；

第五，提取第四步骤中图样数据集数字序列变量值以及上一次提取的图样数据集数字序列变量值；根据上述变量值执行可比对的判别器2，标记“已更新”图样数据集，删除“未更新”图样数据集。

第六，在第五步骤完成后，将“已更新”的图样数据集压缩打包，同时生成本次数据交换清单列表。

第七，将图样数据集压缩包自动切割生成子压缩包，避免过大的压缩包网络传送所带来的出错风险。

第八，通过基于两端加密的VPN专用网络传输第五步生成的“已更新”图样数据集和列表清单。

第九，协同企业依据列表清单从VPN下载数据后，自动解压加载导入图样数据集，至此完成一个完整的数据交换过程。

图样数据集是按照产品系统功能划分的最小管理单元，亦是数据交换的最小交换单元，包括以下内容：产品对象的公共属性，如零部件编号、版本和标题；产品结构间的关联关系，如产品结构BOM；电子仓库中的技术数据，如CAD模型、更改单；产品数据的空间位置信息和装配信息，如空间位置矩阵；图样数据包文件的属性信息，如数字序列信息。

其中，执行判别器1的判别方法为：根据获取到的图样数据集历史数据交换记录变量值与预设值进行判断，相等则不触发数据交换记录，标记为“已交换”，不相等则触发数据交换记录，标记为“待交换”。

其中，判别器2的判别方法为：根据获取的本次抽取图样数据集数字序列变量值与上次抽取图样数据集数字序列变量值进行比对判断，相等则不触发数据记录，标记为“未更新”并删除，不相等则触发数据记录，标记为“已更新”。

本发明的关键点：

1)采用以图样数据集为中心来组织和表达产品数据结构的方法，图样数据集以物料清单(BOM)反映设计结构。在数据交换过程中，以图样数据集为单元自动组织产品结构，并形成交换数据包。避免了过去基于文件的数据交换方式中以手工方式组织更新产品结构树，效率低、出错率大的问题。

2)增加了双重数据交换判别过滤控制器，通过第一重图样数据集历史数据交换记录技术状态变量值与预设值判断以及第二重前后两次数据集数字序列比对判断，过滤已交换以及未更新数据，实现了数据增量交换，避免了已交换冻结图样数据集以及未更新图样数据的重复发放。

本发明的有益效果：

1)以图样数据集为交换单元，该数据集基于国际通用标准数据交换格式STEP来组织产品结构关联关系和数据模型，包含产品BOM结构信息和技术状态控制属性信息，建立了数据文件的属性映射关系，无需手工方式维护产品结构属性信息，效率高、出错率小；

2)增加了双重数据交换判别过滤控制器，实现了数据增量交换，避免了未更新数据以及已交换冻结数据集的重复发放，提升数据交换效率；

附图说明

图1为该发明实施例1的基于图样数据集的协同数据交换流程图

图2为该发明实施例1的基于图样数据集的产品结构组织

具体实施方式

1)在VPM、LCA、winchill等产品数据管理系统环境下，利用系统数据结构管理功能，采用以图样数据集为中心来组织和表达产品数据结构，实现基于图样数据集为单元粒度的模块化数据交换。图样数据集以物料清单(EBOM)反映设计结构。在数据交换过程中，以图样数据集为单元形成交换数据包，并以图样数据集的状态和版本变化控制数据交换。图样数据集主要包括以下内容：产品对象的公共属性，如零部件编号、版本和标题；产品结构间的关联关系，如产品结构BOM；电子仓库中的技术数据，如CAD模型、更改单；产品数据的空间位置信息和装配信息，如空间位置矩阵；图样数据包文件的属性信息，如数字序列信息。

2)通过脚本程序从产品数据库获取图样数据集清单A和历史数据交换记录清单B，上述清单A、B包函了数据库中所有图样数据集名称，版本和技术状态等属性，根据不同的图样数据集技术状态属性可将图样数据集分为：“工作中”数据集和“已冻结”数据集。其中“工作中”数据集为未完成且可修改的设计数据，“已冻结”数据集为已完成且不可再修改的设计数据。将清单A表达为A＝Aijk(1≤i≤m；1≤j≤n；k＝0或1),清单B表达为B＝Bijk(1≤i≤m；1≤j≤n；k＝0或1),其中i表示图样数据集在清单中的顺序号，j表示图样数据集版本顺序号，k表示技术状态其中k＝0表示“工作中”，k＝1表示“已冻结”；m表示图样数据集总数，n表示最高版本总数。

3)通过脚本程序执行判别器1，设定预设值为“已冻结”且“已交换”，当历史数据交换记录清单B中的图样数据集技术状态变量属性等于预设值时，可将清单A中相应图样数据集标记为“已交换”，并删除，当历史数据交换记录清单B中的图样数据集技术状态变量属性不等于预设值时，可将清单A中相应图样数据集标记为“待交换”并保留，得到清单C，清单C可表达为：C＝Aijk-Bij1(1≤i≤m；1≤j≤n；k＝0或1),其中i表示图样数据集在清单中的顺序号，j表示图样数据集版本顺序号，k表示技术状态其中k＝0表示“工作中”，k＝1表示“已冻结”；m表示图样数据集总数，n表示最高版本总数。

4)导入第3)步生成的清单C＝Cijk列表，并依据第1)步的图样数据集定义，执行数据包导出程序，通过基于国际通用标准数据交换格式STEP来组织产品结构关联关系和数据模型，分别从产品数据库和电子仓库提取图样数据集中的物理数据，主要包括图样数据集下的全部零部件的属性、关联关系，关联的CAD模型、文档、节点数字序列信息。

5)从第4)步的图样数据集数据中，通过脚本程序获得图样数据集数字序列信息，形成数字序列文件。其中，数字序列信息为反应图样数据集大小、属性值、产品结构等特征的数字标识，具有唯一性。执行判别器2，将本次获取的图样数据集数字序列变量值与上次数据交换获取的图样数据集数字序列变量值进行循环比对判断，相等则不触发数据交换记录，标记为“未更新”并删除，不相等则触发数据交换记录，标记为“已更新”并保留，得到清单D＝(C)_已更新。同时将“已更新”的图样数据集清单写入数据库数据交换记录，形成下一次数据交换第2)步中的历史数据交换记录清单B。

6)将第5)步生成的已更新图样数据集压缩自动打包，对于过大的压缩包自动切割生成子压缩包，避免过大的压缩包网络传送所带来的出错风险，同时生成本次数据交换清单列表。

7)通过基于两端加密的VPN专用网络传输第6)步生成的图样数据集包、列表清单。

8)相关协同企业依据图样数据集列表清单从VPN下载数据后，依据每个图样数据集中step文件描述的产品及数模文件结构关联关系执行导入程序，自动加载图样数据集数据包文件，至此完成一个完整的数据交换过程。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。本发明可结合软件和硬件方面的实施例形式。而且本发明可采用一个或多个其中包含计算机可用程序代码的计算机程序产品形式。

实施例1：

以某研究所跨国多方协同研制工程数据交换系统为例，在某飞机型号研制过程中，某研究所需要与国外某研发机构定期交换型号研制数据以满足协同研制的要求，并按照本发明方法开发了能满足大型产品协同研制需求的数据交换系统，该系统已部署于各协同研制单位使用，现以该场景为例说明该方法的实施过程，实施流程图请参见图1：

1)在该飞机型号研制过程中，采用了一致的Dassault VPM1.6产品数据管理系统来管理产品数据，在VPM1.6产品数据管理系统环境下，在建立产品簇(型号系列)、产品的基础上，以技术状态项目(CI)和图样数据集组织产品结构单元，实现模块化设计和数据交换。图样数据集以物料清单(EBOM)反映设计结构。在数据交换过程中，以图样数据集为单元形成交换数据包，称为VCI数据包，并以VCI的状态和版本变化控制数据交换。在各方的产品数据管理系统中，图样集的构建、转换、使用及管理应基于一致的功能CI树，根据需求通过CI配置形成不同CI视图，确保了各合作方产品数据的一致性、完整性，参见图2。图样数据集组成主要包括以下内容：产品对象的公共属性，如零部件编号、版本和标题；产品结构间的关联关系，如产品结构BOM；电子仓库中的技术数据，如CAD模型、更改单；产品数据的空间位置信息和装配信息，如空间位置矩阵；图样数据包文件的属性信息，如数字序列文件。

2)通过脚本程序从产品数据库获取图样数据集(本案例中图样数据集以“VCI”形式进行描述表达)清单A和历史数据交换记录清单B，清单A包函了VCI名称，版本和技术状态等属性，根据不同的VCI技术状态属性可将VCI分为：“工作中”VCI和“已冻结”VCI。将清单A表达为A＝Aijk(1≤i≤m；1≤j≤n；k＝0或1),清单B表达为B＝Bijk(1≤i≤m；1≤j≤n；k＝0或1),其中i表示VCI在清单中的顺序号，j表示VCI版本顺序号，k表示技术状态其中k＝0表示“工作中”，k＝1表示“已冻结”；m表示VCI总数，n表示最高版本总数。

3)执行判别器1脚本程序compare.sh，比对第2)步生成的清单A和清单B，可从清单A剔除清单B中已交换的冻结VCI数据，得到清单C，将清单C表达为：C＝Aijk-Bij1(1≤i≤m；1≤j≤n；k＝0或1),其中i表示VCI在清单中的顺序号，j表示VCI版本顺序号，k表示技术状态其中k＝0表示“工作中”，k＝1表示“已冻结”；m表示VCI总数，n表示最高版本总数。

4)按照第3)步生成的清单C＝Cijk列表，执行数据包导出程序VPMout.ksh，分别从产品数据库和电子仓库提取VCI中的物理数据，VCI数据包主要包含如下文件：电子仓库中的物理文件XXX.catpart、XXX.catdrawing，产品结构及模型关联关系文件XXX.stp，日志文件XXX.log，XXX.report以及VCI节点信息定义文件output.def。

5)从第4)步的VCI数据包中，通过循环脚本程序compute_cksum.sh获得VCI数据包数字序列信息，生成VCI数字序列文件，执行判别器2脚本程序compare_cksum.sh，比对上一次数据交换生成的数字序列文件记录，若上一次该VCI数字序列文件不存在或者该VCI数字序列存在但已发生变化，则认为VCI已更新，标记为“已更新”VCI；若该VCI数字序列未发生变化，则认为VCI未更新，表述为“未更新”VCI；删除未更新VCI清单及数据，过滤得到本次已更新的VCI清单D＝(C)_已更新及数据包，同时将已更新的VCI清单写入数据库历史数据交换记录。

6)执行打包脚本程序make_package_vci.sh将第5)步生成的已更新VCI数据压缩自动打包，对于过大的压缩包自动切割生成子压缩包，避免过大的压缩包网络传送所带来的出错风险，同时生成本次数据交换列表清单。

7)通过基于两端加密的VPN专用网络传输第6)步生成的VCI数据包、列表清单。

8)其它协同企业依据列表清单从VPN下载同步数据表和VCI数据包后，依据每个图样数据集中step文件描述的产品及数模文件结构关联关系执行导入程序VPMin.ksh，自动加载图样数据集数据包文件，生成导入日志文件，至此完成一个完整的数据交换过程。

Claims (8)

1.一种协同数据交换方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一，利用产品数据管理系统，以图样数据集为中心来组织和表达产品数据结构及设计文件，实现基于粒度的模块化数据交换；

第二，提取产品数据管理系统数据库中图样数据集历史数据交换记录变量值；

第三，在数据库中根据变量预设值与上述变量值，执行判别器1，标记“待交换”图样数据集，标记并删除“已冻结”且“已交换”图样数据集；

第四，提取基于STEP国际通用数据交换协议组织的第三步骤中“待交换”图样数据集数据；

第五，提取第四步骤中图样数据集数字序列变量值以及上一次提取的图样数据集数字序列变量值；根据上述变量值执行可比对的判别器2，标记“已更新”图样数据集，删除“未更新”图样数据集。

2.根据权利要求1所述的协同数据交换方法，其特征在于，在第五步骤完成后，将“已更新”的图样数据集压缩打包，同时生成本次数据交换清单列表。

3.根据权利要求2所述的协同数据交换方法，其特征在于，将图样数据集压缩包自动切割生成子压缩包，避免过大的压缩包网络传送所带来的出错风险。

4.根据权利要求2所述的协同数据交换方法，其特征在于，通过基于两端加密的VPN专用网络传输“已更新”图样数据集和清单列表。

5.根据权利要求4所述的协同数据交换方法，其特征在于，协同企业依据清单列表从VPN下载数据后，自动解压加载导入图样数据集，至此完成一个完整的数据交换过程。

6.根据权利要求1所述的协同数据交换方法，其特征在于，所述在数据库中根据变量预设值与上述变量值，执行判别器1，判别方法为：根据获取到的图样数据集历史数据交换记录变量值与预设值进行判断，相等则不触发数据交换记录，标记为“已交换”，不相等则触发数据交换记录，标记为“待交换”。

7.根据权利要求1所述的协同数据交换方法，其特征在于，所述判别器2的判别方法为：根据获取的本次抽取图样数据集数字序列变量值与上次抽取图样数据集数字序列变量值进行比对判断，相等则不触发数据记录，标记为“未更新”并删除，不相等则触发数据记录，标记为“已更新”。

8.根据权利要求1所述的协同数据交换方法，其特征在于，所述图样数据集为：按照产品系统功能划分的最小管理单元，亦是数据交换的最小交换单元，包括以下内容：

产品对象的公共属性，其包括：零部件编号、版本和标题；

产品结构间的关联关系，其包括：产品结构BOM；

电子仓库中的技术数据，其包括：CAD模型、更改单；

产品数据的空间位置信息和装配信息，其包括：空间位置矩阵；

图样数据包文件的属性信息，其包括：数字序列信息。